《自然》 2024 年 11 月 20 日刊登重磅论文合集,发布了人类细胞图谱(HCA)计划的最新成果,标志着这一宏大的科学计划取得了重要的阶段性进展。
人体由37.2万亿细胞组成,每种类型细胞都有独特的功能。在细胞水平上理解人体复杂性一直颇具挑战性,但这对医学的发展十分重要。
HCA 联盟成立于 2016 年,旨在构建人体每个细胞的生物图谱,为人类健康和疾病研究提供基础数据。自 2017 年发布白皮书以来,该联盟迅速发展壮大,如今已成为一个由 102 个国家 / 地区的 3600 多名成员组成的全球网络,这些科研人员齐心协力,为 18 个生物网络贡献了大量宝贵的数据。
经过多年的努力,HCA 计划现已进入数据整合阶段,全力组装第一版草案 。这一阶段的工作对于整个计划的成功至关重要,它将把此前分散的各种数据进行系统整合,形成一个初步的、全面的人体细胞图谱框架。
此次发表的论文合集重点介绍了联盟在 3 个关键领域的近期发现:
新数据的产生:从人类发育组织中获得了大量新数据。例如,英国剑桥大学等机构对头骨、髋关节、膝关节和肩关节等部位提供了全新的数据,为深入了解人体骨骼系统的细胞构成和发育过程提供了重要依据。
分析工具的开发:联盟开发了一系列先进的分析工具。其中,基于机器学习的方法尤为突出,它可以根据细胞的表达谱搜索相似细胞,大大提高了数据分析的效率和准确性。此外,美国博德研究所等提出的胃肠道图谱,涵盖了从口腔组织到食道、胃、肠和结肠等范围,通过对特定器官或生物系统的可用数据进行整合分析,为消化系统疾病的研究提供了有力支持。
类器官图谱的绘制:瑞士苏黎世联邦理工学院等机构成功开发了完整脑类器官图谱,使人们能够更深入地了解类器官在呈现发育中大脑的各个方面所达到的水平,为神经科学研究和脑部疾病的治疗提供了新的视角和方向。
这些发现共同推动了绘制首个 HCA 细胞草图的进程,对于未来的医学研究和临床实践具有深远的潜在影响 :
个性化医疗的推进:将有助于改进人类对细胞多样性如何影响个体对治疗反应的理解,从而为实现个性化医疗提供更精准的依据,提高疾病治疗的效果和减少不良反应的发生。
疾病遗传学基础的研究:帮助科学家更好地研究细胞水平上疾病的遗传学基础,揭示疾病发生和发展的内在机制,为疾病的早期诊断、预防和治疗提供新的靶点和策略。
虽然挑战诸多,但是我们依然相信人类细胞图谱的突破,将会同人类基因组的破译一样为人类健康事业带来巨大福祉。